專利名稱：一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道施工領(lǐng)域，具體為一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今隨著工程建設(shè)的發(fā)展，復(fù)雜地區(qū)隧道修建技術(shù)獲得了重大提升。對于具有特殊復(fù)雜的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的隧道施工，尤其是對于隧道單側(cè)邊墻收斂變形、偏壓隧道、兩側(cè)邊墻收斂變形、掌子面無法掘進等隧道易變形段施工，由于對地質(zhì)條件認(rèn)識不深，對承壓水的危害估計不足，在施工時沒有合理的針對性施工方案，仍按傳統(tǒng)施工方案進行施工，容易引發(fā)突水、涌泥、塌方等地質(zhì)災(zāi)害，通常會出現(xiàn)初期支護噴射混凝土脫落、掉塊，隧道鋼架扭曲、銼斷，隧道收斂變形大、初支侵入限界、二襯局部混凝土產(chǎn)生裂縫、二襯鋼筋彎曲等問題，導(dǎo)致整個施工一直處于不正常的施工狀態(tài)和施工組織中，目前可采用的針對性措施有掌子面“超前深孔注漿方案”、初支變形位置套拱、侵入限界初支換拱、雙層工字鋼、加強鎖腳錨管等措施，但都無法形成穩(wěn)定的施工態(tài)勢，給后續(xù)隧道的施工工期造成了很大的壓力，導(dǎo)致整個施工周期較長，施工安全性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)施工方法對于隧道易變形段施工時存在易引發(fā)突水、涌泥、 塌方等地質(zhì)災(zāi)害，施工周期長、安全性差等問題，提供一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法， 先將變形段掌子面分為穩(wěn)定側(cè)上臺階、穩(wěn)定側(cè)中臺階、變形側(cè)上臺階、變形側(cè)中臺階以及整體下臺階，然后進行開挖，具體包括以下步驟(1)分步開挖穩(wěn)定側(cè)上臺階、穩(wěn)定側(cè)中臺階， 穩(wěn)定側(cè)上臺階的開挖循環(huán)進尺為5 6m，穩(wěn)定側(cè)中臺階的開挖循環(huán)進尺為6 7m ; (2)施作變形側(cè)上臺階擋墻，每循環(huán)按5m控制先施作兩排小導(dǎo)管,長度為2. O 3. Om,間距為45 55cm、排距為45 55cm,然后立模燒注混凝土 ；(3)施作變形側(cè)中臺階擋墻,每循環(huán)按5m控制擋墻內(nèi)布設(shè)工字鋼，鋼架間距I. O I. 5m，擋墻頂部高于變形側(cè)上臺階底面45 55cm， 與變形側(cè)上臺階擋墻錨桿連接；(4)施作穩(wěn)定側(cè)上臺階和穩(wěn)定側(cè)中臺階臨時仰拱布設(shè)仰拱鋼架，鋼架間距I. O I. 5m，用縱向連接筋連接，間距為O. 8 I. 2m，澆注混凝土，厚度為 55 65cm，利用接茬筋將穩(wěn)定側(cè)上臺階臨時仰拱與變形側(cè)上臺階擋墻、穩(wěn)定側(cè)中臺階臨時仰拱與變形側(cè)中臺階擋墻連接；(5)變形段采用兩頭夾擊開挖在穩(wěn)定側(cè)和變形側(cè)開挖時， 圍巖量測穩(wěn)定時可停止上半斷面施工，盡快形成三臺階開挖，轉(zhuǎn)序完成后，前方采用三臺階法向前推進，待與整體下臺階拉開20m距離時，從變形段兩端分別相對施工，進行變形側(cè)上臺階以及變形側(cè)上臺階擋墻、變形側(cè)中臺階以及變形側(cè)中臺階擋墻、整體下臺階開挖，形成兩邊夾擊開挖，直至完成變形段施工。為保證注漿效果，提高注漿加固進度，本發(fā)明在變形段進行縱向加固注漿施工時采用在變形段兩端夾擊、同時注漿的方式進行，兩端單側(cè)縱向加固長度均為18 25m，中間搭接4 7m，兩端在IOm處各增設(shè)I個補充注漿斷面。為提高破碎地層抗壓能力，本發(fā)明加固注漿完成后，在變形側(cè)施工大管棚剛性支護，采用兩端夾擊各施工18 25m，中間搭接4 7m。為了保障掌子面出碴運輸，穩(wěn)定側(cè)上臺階I底部寬度不小于6m，穩(wěn)定側(cè)中臺階底部寬度不小于7m，其最大值可根據(jù)施工現(xiàn)場變形段實際情況進行確定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、采取在隧道圍巖較弱一側(cè)增設(shè)擋墻進行臨時加固，即“擋墻加固避繞”方式可以改善因隧道單側(cè)邊墻收斂變形、偏壓隧道、兩側(cè)邊墻收斂變形，掌子面無法掘進的困局，有效控制隧道邊墻收斂變形，確保施工安全；
2、采取“兩端注漿加固”的方式，可以增加注漿加固斷面，加快注漿速度，有效控制隧道變形；
3、采取“兩頭夾擊開挖”的方式，增加開挖掌子面，達到“快挖、快支、快封閉”的效果， 快速處理變形段，確保施工安全；
總之，采用本發(fā)明所述施工方法進行隧道易變形段施工，很大程度上杜絕了突水、涌泥、塌方等地質(zhì)災(zāi)害，施工周期短、施工安全性高、適用范圍廣，尤其適用于偏壓雙線隧道。


圖I為本發(fā)明所述隧道變形段掌子面橫斷面圖2為本發(fā)明所述隧道變形段掌子面注漿孔開孔位置示意圖3為本發(fā)明所述注漿加固縱向平面圖4為本發(fā)明所述兩頭夾擊開挖不意圖中1-穩(wěn)定側(cè)上臺階；2_穩(wěn)定側(cè)中臺階；3_變形側(cè)上臺階；4_變形側(cè)中臺階；5-整體下臺階；6_變形側(cè)上臺階擋墻；7_小導(dǎo)管；8_變形側(cè)中臺階擋墻；9_工字鋼；10_臨時仰拱；11-仰拱鋼架；12-大管棚；13-初期支護；14-二次襯砌；15-注漿孔；16-三臺階開挖； 17-隧道開挖輪廓線；18_隧道中線。
具體實施例方式一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法，如圖I所示，先將變形段掌子面分為穩(wěn)定側(cè)上臺階I、穩(wěn)定側(cè)中臺階2、變形側(cè)上臺階3、變形側(cè)中臺階4以及整體下臺階5，然后進行開挖，具體包括以下步驟
1)分步開挖穩(wěn)定側(cè)上臺階、穩(wěn)定側(cè)中臺階，穩(wěn)定側(cè)上臺階的開挖循環(huán)進尺為5 6m，穩(wěn)定側(cè)中臺階的開挖循環(huán)進尺為6 7m，為了保障掌子面出碴運輸，穩(wěn)定側(cè)上臺階I底部寬度不小于6m，穩(wěn)定側(cè)中臺階2底部寬度不小于7m ；
2)施作變形側(cè)上臺階擋墻6,每循環(huán)按5m控制先施作兩排Φ42小導(dǎo)管7,長度為
2.O 3. Om,間距為45 55cm、排距為45 55cm,然后立模燒注混凝土，標(biāo)號C25 ；
3)施作變形側(cè)中臺階擋墻8，每循環(huán)按5m控制擋墻內(nèi)布設(shè)I16b工字鋼9，鋼架間距
I.O I. 5m，擋墻頂部高于變形側(cè)上臺階底面45 55cm，與變形側(cè)上臺階擋墻錨桿連接，頂寬lm，坡率1:0. 2。鋼架混凝土保護層20cm ；
4)施作穩(wěn)定側(cè)上臺階和穩(wěn)定側(cè)中臺階臨時仰拱10:布設(shè)仰拱鋼架11 (116b工字鋼)，鋼架間距I. O I. 5m，用縱向連接筋連接，間距為O. 8 I. 2m，澆注混凝土，厚度為55 65cm，利用接茬筋將穩(wěn)定側(cè)上臺階臨時仰拱與變形側(cè)上臺階擋墻、穩(wěn)定側(cè)中臺階臨時仰拱與變形側(cè)中臺階擋墻連接；
5)變形段采用兩頭夾擊開挖在穩(wěn)定側(cè)和變形側(cè)開挖時，圍巖量測穩(wěn)定時可停止上半斷面施工，盡快形成三臺階開挖，轉(zhuǎn)序完成后，前方采用三臺階法向前推進，待與整體下臺階拉開20m距離時，從變形段兩端分別相對施工，進行變形側(cè)上臺階以及變形側(cè)上臺階擋墻、變形側(cè)中臺階以及變形側(cè)中臺階擋墻、整體下臺階開挖，形成兩邊夾擊開挖，直至完成變形段施工。兩面的坡度以滿足車輛爬坡為宜，一般不超過15°。進行三臺階開挖時，邊開挖邊支護，上臺階控制在4m以內(nèi)，中臺階控制在5m以內(nèi)，下臺階控制在8m以內(nèi)，及時跟進仰拱和二襯。兩頭夾擊開挖示意見圖4。如圖3所示，在變形段進行縱向加固注漿施工時采用在變形段兩端夾擊、同時注衆(zhòng)的方式進行，兩端單側(cè)縱向加固長度均為18 25m,中間搭接4 7m,兩端在IOm處各增設(shè)I個補充注漿斷面。加固注漿完成后，在變形側(cè)施工大管棚12剛性支護，采用兩端夾擊各施工18 25m，中間搭接4 7m。因未設(shè)置管棚工作間，為了滿足施工要求，管棚開孔中心在初支輪廓線內(nèi)20cm，環(huán)向開孔間距40cm，每側(cè)各布設(shè)17根管棚。工程實例
舊堡隧道DK29+389 DK29+406段特殊復(fù)雜的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，2010年2月26 日至2010年7月21日期間，在開挖DK29+389 DK29+406這段長度不到30m的隧道內(nèi)，就發(fā)生5次大的突水涌泥事件，致使多次出現(xiàn)初期支護噴射混凝土脫落、掉塊，隧道右側(cè)鋼架扭曲、銼斷，隧道收斂變形大、初支侵入限界、二襯局部混凝土產(chǎn)生裂縫二襯鋼筋彎曲等問題。6個月的施工一直處于不正常的施工狀態(tài)和施工組織中，期間采取過掌子面“超前深孔注漿方案”、初支變形位置套拱、侵入限界初支換拱、雙層工字鋼(I25+I20b)、加強鎖腳錨管等措施，但都無法形成穩(wěn)定的施工態(tài)勢，給后續(xù)隧道的施工工期造成了很大的壓力。為盡快恢復(fù)隧道向前推進，2010年7月23日參建四方會議研究確定采取本發(fā)明所述方法進行施工，即“擋墻加固避繞、兩端注漿加固、兩頭夾擊開挖”的方式成功通過變形段向前推進。
權(quán)利要求
1.一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法，其特征是先將變形段掌子面分為穩(wěn)定側(cè)上臺階(I)、穩(wěn)定側(cè)中臺階(2)、變形側(cè)上臺階(3)、變形側(cè)中臺階(4)以及整體下臺階(5)，然后進行開挖，具體包括以下步驟1)分步開挖穩(wěn)定側(cè)上臺階、穩(wěn)定側(cè)中臺階，穩(wěn)定側(cè)上臺階的開挖循環(huán)進尺為5 6m，穩(wěn)定側(cè)中臺階的開挖循環(huán)進尺為6 7m ;2)施作變形側(cè)上臺階擋墻(6)，每循環(huán)按5m控制先施作兩排小導(dǎo)管(7)，長度為 2. O 3. Om,間距為45 55cm、排距為45 55cm,然后立模燒注混凝土 ；3)施作變形側(cè)中臺階擋墻(8)，每循環(huán)按5m控制擋墻內(nèi)布設(shè)工字鋼(9)，鋼架間距I.O I. 5m，擋墻頂部高于變形側(cè)上臺階底面45 55cm，與變形側(cè)上臺階擋墻錨桿連接；4)施作穩(wěn)定側(cè)上臺階和穩(wěn)定側(cè)中臺階臨時仰拱(10):布設(shè)仰拱鋼架(11)，鋼架間距I.O I. 5m，用縱向連接筋連接，間距為O. 8 I. 2m，澆注混凝土，厚度為55 65cm，利用接茬筋將穩(wěn)定側(cè)上臺階臨時仰拱與變形側(cè)上臺階擋墻、穩(wěn)定側(cè)中臺階臨時仰拱與變形側(cè)中臺階擋墻連接；5)變形段采用兩頭夾擊開挖在穩(wěn)定側(cè)和變形側(cè)開挖時，圍巖量測穩(wěn)定時可停止上半斷面施工，盡快形成三臺階開挖，轉(zhuǎn)序完成后，前方采用三臺階法向前推進，待與整體下臺階拉開20m距離時，從變形段兩端分別相對施工，進行變形側(cè)上臺階以及變形側(cè)上臺階擋墻、變形側(cè)中臺階以及變形側(cè)中臺階擋墻、整體下臺階開挖，形成兩邊夾擊開挖，直至完成變形段施工。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法，其特征是在變形段進行縱向加固注漿施工時采用在變形段兩端夾擊、同時注漿的方式進行，兩端單側(cè)縱向加固長度均為18 25m，中間搭接4 7m，兩端在IOm處各增設(shè)I個補充注漿斷面，在兩端擋墻3m和6m位置處做兩個徑向補充注漿斷面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法，其特征是加固注漿完成后，在變形側(cè)施工大管棚(12)剛性支護，采用兩端夾擊各施工18 25m，中間搭接4 7m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法，其特征是穩(wěn)定側(cè)上臺階(I)底部寬度不小于6m，穩(wěn)定側(cè)中臺階(2)底部寬度不小于7m。
全文摘要
本發(fā)明涉及隧道施工領(lǐng)域，具體為一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法，解決傳統(tǒng)方法存在易引發(fā)突水、涌泥、塌方等地質(zhì)災(zāi)害，施工周期長、安全性差等問題，先將變形段掌子面分為穩(wěn)定側(cè)上臺階、中臺階、變形側(cè)上臺階、中臺階、整體下臺階，然后進行開挖，包括分步開挖穩(wěn)定側(cè)上臺階、中臺階；施作變形側(cè)上臺階擋墻；施作變形側(cè)中臺階擋墻；施作穩(wěn)定側(cè)上臺階、中臺階臨時仰拱；變形段采用兩頭夾擊開挖，從變形段兩端分別相對施工，進行變形側(cè)上臺階、上臺階擋墻、變形側(cè)中臺階、中臺階擋墻、整體下臺階開挖，形成兩邊夾擊開挖。本發(fā)明所述施工方法很大程度上杜絕了突水、涌泥、塌方等地質(zhì)災(zāi)害，施工周期短、施工安全性高、適用范圍廣。
文檔編號E21D9/00GK102606173SQ20121009531
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者劉麗花, 李五紅, 田曉峰, 趙香萍 申請人:中鐵十二局集團有限公司, 中鐵十二局集團第二工程有限公司